基于不同浓度氯盐作用下充填膏体时效性特征研究
温卓越
杜兆文
李帅乾
山东科技大学能源与矿业工程学院,山东 青岛 266590
摘要：为研究矿井水作用下充填膏体时效性,配制了质量分数为 0％、5％、10％、15％氯盐溶液,开展了侵蚀周期为 4次、8次、12次、16次的氯盐干湿循环试验,分析了充填膏体宏观和微观特征,基于构建的压实-弹塑性本构模型获得了充填膏体损伤曲线,探讨了氯盐作用下充填膏体应力演化机制.结果表明:充填膏体质量随氯盐侵蚀周期增加呈急剧增长、缓慢增长和缓慢下降趋势,高浓度氯盐溶液会加速充填膏体质量变化;随氯盐侵蚀周期增加,充填膏体依次呈现出高应力-低应变、低应力-高应变和低应力-低应变宏观力学特征;压实度呈先急剧减小后小幅度增降发展动态,塑性因子呈先稳定后急剧增降变化趋势.氯盐会促使充填膏体损伤进程的平稳发展,抑制塑性后期的损伤激增;质量分数为 5％和 10％氯盐溶液中经历 16次干湿循环后的损伤曲线发展曲率相对较小,质量分数为 15％氯盐溶液中经历 12次干湿循环后的损伤曲线发展曲率相对较小.化学腐蚀是引起充填膏体胶结性能弱化的重要原因,化学腐蚀的盐蚀产物一部分来源于氯盐与未参与水化反应铝酸三钙(C3A)化学结合,另一部分来源于氯盐与水化产物钙矾石(AFt)化学结合.盐蚀产物与内部结构协调变形是造成充填膏体性能异化的关键因素,盐蚀产物充实抵抗内部应力致使压密性能和裂隙扩展能力降低.可为矿井水中充填膏体时效稳定性分析提供理论依据,对维护充填膏体长期稳定具有重要意义.
关键词：时效性充填膏体干湿循环本构模型损伤进程
分类号：TD803(矿山开采)
资助基金：国家自然科学基金(52204141)
论文发表日期：2025-05-30
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：13( 114-126 )
英文信息